Pirmoji lietuviška gimnazija rytų Lietuvoje. Gimnazija įkurta 1915 m. spalio 9 d. ir vadinosi “Jono Basanavičiaus, Mykolo Biržiškos ir Povilo Gaidelionio Vilniaus lietuvių gimnazijos kurso pamokos”. Direktoriumi paskirtas Mykolas Biržiška, lietuvių kalbos mokytojas. 1915 m. spalio 18 d. gimnazijoje prasidėjo pamokos lietuvių kalba vilniečio turtuolio Pimenovo name, tuometinės Didžiosios Pohuliankos gatvėje, nr. 14/17 (dabartinis Mindaugo ir J.Basanavičiaus gatvių kampas).1915 m. gruodžio 22 d. gimnaziją ima globoti “Ryto” draugija. Nuo to laiko ji ir buvo vadinama “Ryto” draugijos Vilniaus lietuvių gimnazija. Mokyklai sparčiai plečiantis “Ryto” draugija nebesugeba jos išlaikyti savo lėšomis ir 1918 m. lapkričio 27 d. perduoda ją vyriausybės žinion. 1918 gruodžio 1 d. švietimo ministerija šią mokyklą pavadino “Pirmąja Vilniaus vyrų gimnazija” ir perkėlė ją į tinkamesnes patalpas, dabartinėje Vilniaus Muzikos akademijoje.1921 m. rugpjūčio 22 d. gimnazija pavadinta Vytauto Didžiojo vardu. 1921 m. spalio 1 d. lenkų okupantai įsiveržia į tuometines gimnazijos patalpas (Mickevičiaus g. 38) ir jėga išvaro pedagogus bei mokinius į gatvę. Praėjus 15 dienų gimnaziją priglaudė žydų visuomenės veikėjai jų realinėje gimnazijoje (Arklių g. 1).Dėl nepalankių darbo sąlygų žydų gimnazijoje, 1921 m. gruodžio 1 d. M.Biržiška išnuomoja patalpas Pilypo g. nr. 12 (dabartinėje Šermukšnių gatvėje nr. 3). 1922 m. okupantai ištrėmė gimnazijos direktorių M.Biržišką. Į jo vietą išrenkamas jau pagarsėjęs kaip rašytojas, dramaturgas ir kaip pedagogas – Marcelinas Šikšnys.1931 m. Vytauto Didžiojo gimnazija persikelia į erdvų Konstantino Stašio namą Jakšto gatvėje nr. 5. 1940 m. Lietuvos švietimo ministerijos nurodymu Vytauto Didžiojo gimnazija buvo padalinta į 2 dalis: berniukų gimnazijai paliktas Vytauto Didžiojo vardas, o atskirtoji mergaičių klasių dalis tapo atskira Birutės vardo gimnazija.1942 m. hitlerininkai išvarė Vytauto Didžiojo gimnaziją į Didžiąją g. nr. 32. Tuomet teko šiai mokyklai ieškoti prieglobsčio amatų mokykloje (Pamėnkalnio g. 11). 1944 m. bolševikų valdžia atima garbingą Vytauto Didžiojo gimnazijos vardą. Mokykla pavadinama “I-ąja berniukų gimnazija”. 1945 m. pradžioje berniukai pradėjo mokytis po pietų Vilniaus II-oje mergaičių gimnazijoje (šv. Ignoto g. 3). 1946 m. I-oji berniukų gimnazija buvo perkelta į ankstyvesnes patalpas (Dižioji g. 32), 1949 m. buvo reorganizuota ir pervadinta “Vilniaus I-ąja vidurine mokykla”.1957 m. gruodžio 14 d. Lietuvos TSR švietimo ministro įsakymu Vilniaus I-ajai vidurinei mokyklai suteikiamas Antano Vienuolio vardas. Nuo 1983 m. mokykla perkelta į buvusios gudų, vėliau rusų mokyklos patalpas – Aušros Vartų g. nr. 23, kuriose ji tebėra iki šiol. 1995m. mokykloje atliktas kapitalinis remontas. 2000 m. mokyklai suteikiamas Antano Vienuolio gimnazijos statusas.
2005 rugsėjo 1 d. gimnazija buvo reorganizuota į Antano Vienuolio pagrindinę mokyklą ir Vytauto Didžiojo gimnaziją.
2005 rugsėjo 1 d. gimnazija buvo reorganizuota į Antano Vienuolio pagrindinę mokyklą ir Vytauto Didžiojo gimnaziją.